DE2166624A1

DE2166624A1 - Vorrichtung zum zerkleinern von in einer fluessigkeit mitgeschwemmten feststoffen

Info

Publication number: DE2166624A1
Application number: DE19712166624
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Environment One Corp
Current assignee: Environment One Corp
Priority date: 1970-04-09
Filing date: 1971-04-10
Publication date: 1975-01-02
Also published as: GB1355822A; GB1355821A; GB1355823A; BR7102152D0; SE403052B; SE406160B; SE406044B; DE2117641B2; US3667692A; DE2117641C3; DE2117641A1

Description

Pa¹ >ntanwalt

MICHAELKORN

Dipl. Ing.

Environment/One Corp. 18. Sept. 1974

Vorrichtung zum Zerkleinern von In einer Flüssigkeit mitgeschwemmten Feststoffen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von in einer Flüssigkeit mitgeschwemmten Feststoffen, |

wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und - mit einigen Abweichungen - aus der US-PS 2 682 576 bekannt ist. Im bekannten Falle wird die mit den zu zerkleinernden Feststoffen beladene Flüssigkeit von oben mittels einer Pumpe durch ein Schneidwerk getrieben, dessen einläßseitige Schneiden an elastischen Schneidblöcken angeordnet sind. Die bekannte Vorrichtung ist nur in der Lage relativ weiche mitgeschwemmte Feststoffe zu zerkleinern, z.B. Qemüseabfälle oder dgl., nicht aber relativ zähe Abfälle, wie z.B. Fleischreste oder gar Textilien.

Die Erfindung sucht eine Vorrichtung zum Zerkleinern *

von in einer Flüssigkeit mitgeschwemmten Feststoffen zu schaffen, die nicht nur auch sehr zähe Feststoffe zuverlässig zerkleinern kann, sondern vor allem das bei allen derartigen Vorrichtungen Problem der Verstopfung löst. Die Erfindung geht zu diesem Zweck von der vorbekannten Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 aus und kennzeichnet sich dadurch, daß der Schneidblock der Vorrichtung in sich starr und fest mit der Scheibe verbunden ist, daß die Einlaßseite für die mit Feststoffen beladene Flüssigkeit nach unten weist, die Flüssig-

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D - 8223 Wäschhausen 2 · Po« Troetberg · Teiefon (08621) 4260

keit also nach oben in die Vorrichtung eintritt, und daß die Auslaßseite - in an sich bekannter Weise - von der Saugseite der Pumpe beaufschlagt wird.

Erkennbar kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht dadurch zugesetzt werden, daß im Stillstand unter Wirkung der Schwerkraft sich absenkende Peststoffteilchen die eigentliche Schneideinrichtung zusetzen; vielmehr kommen solche sich absetzenden Peststoffteilchen gerade von der Schneideinrichtung frei. Peststoffteilchen, die nach der Erfindung verarbeitet werden, und beispielsweise zunächst nicht so klein zerschnitten werden, daß sie durch die Zerkleinerungseinrichtung hindurch gelangen können, können wieder unter Wirkung der Schwerkraft nach unten in der Flüssigkeit fallen und werden gewissermaßen so oft wieder angesaugt, bis sie klein genug sind, um sicher durch die Zerkleinerungseinrichtung und die Pumpe zu gelangen, die ihrerseits im Gegensatz zum vorbekannten Fall von der Flüssigkeit durchsetzt wird, deren Feststoffteilchen schon zerkleinert sind.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Gegenständen der Unteransprüche.

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Die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeipen:

Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch die ganze Vorrichtung;

Fig. 2 vergrößert im Axialschnitt Einzelheiten des Zerkleinerers; und

Fig.-3 eine Draufsicht auf den Zerkleinerer der- | art, daß die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. J darstellt.

Die ganze Vorrichtung ist zunächst in einem oben offenen Vorratsbehälter 1 aus Metall untergebracht, der oben einen nach außen weisenden Umfangsflansch aufweist. Mit J5 ist der Boden des Tanks bezeichnet; die zylindrische Seitenwand mit K und ein Einlaßstutzen 5 in der Seitenwand nimmt ein z.B. eingeschweißtes Zuführungsrohr 6 auf. Das Einlaßrohr 6 liefert also die Abwässer, deren feste Bestandteile auf entsprechende Größe zerkleinert und dann mit den Abwässern zusammen abgepumpt werden sollen. Ein ringförmiger Deckel 7 ist dicht B < * einer nicht gezeigten Ringdichtung mit Schraubbolzen 8,9 am Ringflansch 2 des 3ehälters 1 befestigt.

In die mittige Öffnung des Deckels 7 ist über einen Ringflansch 11 ein einstückiges Steuergehäuse Io verschweißt, sodaß also dieses Steuergehäuse Io und der Deckel eine feste Einheit bilden. Das Gehäuse Io weist eine Öffnung auf, die durch einen mit Schrauben 12 befestigten Deckel 12 verschlossen ist.

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Das vom Deckel 7 nach unten abstehende Steuergehäuse Io weist eine nach unten weisende Ringschulter 14 auf, die ein Rohr 15 aufnimmt, welches weiter nach unten absteht. Die Art der Verbindung zwischen dem Gehäuse Io und dem Rohr 15 ist dieselbe wie weiter unten hinsichtlich des unteren Endes des Rohres I5 beschrieben wird. Ein Spannband 16 klemmt diese Verbindung zwischen dem Gehäuse Io und dem Rohr 15 fest zusammen.

Das untere Ende des Rohres 15 mündet teleskopisch in einem zylindrischen Befestigungsabschnitt 17 eines Pumpenkopfes 18, wobei das Rohr 15 axial gegen eine nach oben weisende Ringschulter I9 am Pumpenkopf l8 anliegt. Ein Dichtungsring 2o ist zwischen dem Kupplungsabschnitt und der daneben liegenden inneren Oberfläche des Rohres vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 17 weist im Bereich der Verbindung mit dem Rohr 15 einen umlaufenden Vorsprung von dreieckigem Querschnitt auf, der in die Innenfläche des Rohres 15 eingedrückt ist. Das Rohr 15 besteht zweckmäßig aus einem Kunststoff, z.B. einem Polymer. Ein Spannband 22,-s.o. das zum Spannband 16 gesagtedrückt den im Querschnitt dreieckigen Dichtungsflansch In den relativ weichen Kunststoff des Rohres 15 und stellt so eine dichte Verbindung her. Wie bereits oben angedeutet wurde, ist die Verbindung zwischen dem Rohr und dem Gehäuse Io in gleicher Weise hergestellt.

Das Gewicht und die auf derjPumpenkopf l8 wirkenden Kräfte werden von mehreren Spannbolzen 23 aufgenommen, di£ Über Gewinde in den Pumpenkopf l8 eingeschraubt sind und am oberen Ende mit Schraubenköpfen 24 auf dem mit dem Dekkel 7 verbundenen Ringflansch aufliegen. Jedenfalls ist die Anordnung so fretroffen, daß in Fip;. 1 in vertikaler Richtung wirkende Kräfte zwischen dem Pumpenkopf und

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dem Deckel 7 im wesentlichen von den Spannbolzen 23 aufgenommen werden , sodafl man also das Rohr 15 aus einem relativ weichen Material herstellen kann« Auf diese Weise bilden der Deckel 7» das Gehäuse lo, die Deckplatte 12/ das Rohr 15 und der Pumpenkopf 18 eine abgedichtete Kammer 25 zur Aufnahme eines Motors und der Mittel zur Motorsteuerung, worauf weiter unten eingegangen wird.

Zum Antrieb der Pumpe und der Zerkleinerungsvorrichtung dient der Elektromotor 26, der oben auf dem Pumpenkopf ,18.

befestigt ist. Die Spannbolzen 23 verlaufen also außer- |

halb des Motors, dessen eigentliches Gehäuse im unteren Bereich ausgeschnitten dargestellt ist. Ein bekanntes Lager 27 und /oder eine Dichtungspackung 28 umgeben die Motorwelle 29 im Pumpenlcopf 18, wodurch die Kammer 25.

auch nach unten abgedichtet ist.

Die Pumpe weist ein einstUckiges Metallgehäuse 3o auf, welches fest unmittelbar unten an den Pumpenkopf durch Bolzen 31 angeschraubt ist. Ein iJefestigungsflansch 32 für ein innerhalb des festen Gehäuses liegendes Gehäuse aus federnd-nachgiebigem Werkstoff ist an seinem Umfang zwischen entsprechenden Schultern am Pumpenkopf 18 und dem Pumpengehäuae 3o eingeklemmt. Eine äußere schlauch-?

fürmige Wand 33 des nachgiebigen Gehäuses führt vom Flansch 32 nach unten und von der Einlaßseite der Pumpe innerhalb des.äußeren Teiles dieses nachgiebigen Schlauches zur Bildung eines inneren elastischen Schlauches Jik wieder nach oben. Die Abschnitte 32, 33 und ~j>k sind einstückig ausgebildet und bestehen z.H. aus Gummi oder einem anderen Material entsprechender Eigenschaften. Die Innenoberflache der Inne/ru/and 3*f weist eine schrauben LLnlenfürrnitffc Ausnehmung auf, die mit dem aehraubcnliaionformir; ausgebildeten ToLL 35 auf der MotorweLle 29

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zusammen wirkt, wodurch eine im Prinzip bekannte Pumpe gebildet 1st.

Die Pumpe liefert Strömungsmittel nach oben in einen ringförmigen Auslaßraum 36, der im Pumpenkopf 18 um die Rotorwelle 29 außerhalb der abgedichteten Kammer 25 gebildet ist. Radial nach außen führt eine Auslaßöffnung aus der Kammer 36 in einen Krümmer 38, der unter Zwischenklefnmung eines Rückschlagventils 39 am Pumpenkopf 18 befestigt ist. Vom Krümmer 38 führt ein Auslaßrohr 4o in der gezeigten Weise neben dem Rohr 15 nach oben abgedichtet (Dichtung kl) durch den Deckel 7 der ganzen Anordnung.

Der Strom fürten Motor 26 wird über die Anschlüsse 44 von einer Steuerschaltung 43 geliefert, die den Motor 26 in Betrieb setzt, v/enn ein vorbestimmter Flüssigkeits- " stand im Behälter 1 erreicht ist/ Die Motorsteuerung 43 ist dabei in nicht gezeigter V/eise in dem Steuergehäuse befestigt. Zur Erfassung des FlUssigkeits-Pegels im j3ehälter oder Tank 1 führt von der Motorsteuerung 43 ein flexibler Schlauch 45 nach unten durch die abgedichtete Kammer 25* an deren Boden sie dicht in eine Durchführung im Pumpenkopf in eine vertikale Verlängerung 48 führt. Diese Verlängerung 48 ist am Ende bei 49 etwa auf der Höhe der unteren Kante des Pumpengehäuses 3o offen. Das untere Ende des Rohres 48 1st am unteren Ende des Pumpengehäuses 3o in einem sich nach außen öffnenden, achsparallel verlaufenden Schlitz 5o an"der Jeitenwand des Pumpengehäuses 3o mitte Ls eLnes Klemmbandes 51 gehalten. Dieses Klemmband 51 ir,t mit seinen Enden am Pumpengehäuse 3o befestigt.

Zur Entlüftung des iehält-ers I gegen die Atmosphäre

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ÖAÖ ORlGIMAL

weist das Steuergehäuse Io ein Rohr auf, das unten in den Behälter 1 und oben oberhalb des Deckels 7 offen ist. Der Innenraum des Rohrs 52 steht natürlich nicht in Verbindung mit der abgedichteten Kammer 25·

Die eigentliche Zerkleinerungsvorrichtung weist eine nicht durchbrochene Scheibe 53 auf, die fest auf dem unteren Ende der Motorwelle 29 sitzt. Auf der nach unten weisenden Oberfläche der Scheibe 53 sind mindestens zwei diametral gegenüberliegende und wie Turbinenschaufeln wirkende Blöcke 54 befestigt, sodaß also von den Blöcken 54 erfasstes Strömungsmittel bei Dreh- f lang der Scheibe nach außen geschleudert wird. Sin Leitring 55 ist zwischen aufeinander zuweisenden Schultern 56 und 57 ein·« ringförmigen Einlaßstutzens 58 und dem PumpengehKuee 3o festgeklemmt. Der einstückig ausgebildete und aue einem Metall bestehende Einlaßstutzen 58 ist unmittelbar am unteren Ende des Pumpengehäuses 3o mittels Schrauben 59 befestigt. Der Einlaßstutzen 58 weist eine glatte Innenfläche 6o auf, die vom unteren Rand 61 nach oben und innen bis zur Schulter 56 reicht.

Wie Fig. 2 deutlich zeigt, weist die Scheibe 53 eine g

Nabe 62 zum Zwecke der Verbindung mit der Motorwelle auf. Die wie Turbinenschaufeln und zugleich Schneidwerkzeuge wirkenden Blöcke 54 sind in radial verlaufenden Schlitzen mittels Schrauben 64 befestigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die 31öclce 54 einstückig an der Scheibe auszubilden oder sie anzuschweißen. Wie die Zeichnung deutlich zeigt, sind die Außenkanten eines jeden 31ockes axial fluchtend mit dem Umfang der Scheibe 53 angeordnet. --~-

Der nit den Blöcken 54 zusammenwirkende Rinr "ί5 der 2erkleinerungseinrichtung weist zunächst eine kontinuierlich

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glatte Innenfläche 65 auf, die im wesentlichen - was Fig. 1 zeigt - eine Portsetzung der Innenfläche 60 des Ansaugstutzens bildet. Die Innenfläche 65 des Ringes 55 erstreckt sich ausgehend von der unteren Kante 66 des Ringes nach oben und ist nach außen erweitert, bis zu einer Übergangslinie 67. Oberhalb der Übergangslinie 67 ist bis zur Oberkante 68 des Ringes 55 eine Schneidfläche auegebildet, die aus mehreren, am Innenumfang des Ringes mit gleichem Abstand angeordneten, und achsparallel|verlaufenden halbkreisförmigen Schlitzen 69 besteht. Diese Schlitze, bzw. deren Kanten bilden zusammen mit den Blöcken 5^ bzw. deren Kanten die eigentliche Zerkleinerungseinrichtung, die nach Art einer umlaufenden Schere wirkt. Aus Fig. 2 sieht man, daß die Schlitze 69 sich von einer Stelle unterhalb der Blöcke 54 nach oben über diese Blöcke hinaus bis etwa zur halben Höhe der Scheibe 55 erstrecken. Weiter ist zu sehen, daß die Innenfläche dee Ringes 55 einschließlich der Oberfläche 65 und der Schneidfläche mit den Schlitzen 69 sich nach au3en oder zumindest im wesentlichen axial fluchtend mit dem Umfang der Scheibe 6j> erstrecken, sodaß keine nach innen weisende Überlappung bestehen kann, in der sich geschnittenes Material, z.B. Stoffreste oder dgl. verhärten könnten. Diese Bauart stellt sicher, daß Pestkörper oder Gewebe w€der nach unten abgestoßen werden, //V wenn derartige Gegenstände nicht zwischen der Scheibe 52 und dem Ring 55 nach oben gelangen können. Danach würde entsprechend abgewiesenes Material wieder nach oben gesogen werden, und wieder nach unten abgestoßen, bis es entweder vollständig bis zur Pumpe gelangt ist oder entsprechend zerkleinert wurde. Nicht zerkleinerbares Material fällt auf dtn Boden des Behälters 1 und bleibt dort liegen; auf diese Weise kann die Zerkleinerungseinrlchtunr; nicht verstopft werden.

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Es ist wichtig, daß die von den Schneidelementen des Zerkleinerers auf Grund des bewegten Wassers erzeugte Belastung möglichst klein ist, um einen möglichst kleinen Motor verwenden zu können. Die Vert&idung eines möglichst kleinen Motors ist deswegen wichtig, damit man die erfindungsgemäße Einrichtung in Haushalten und den vorhandenen Stromversorgungen verwenden kann. Die Schneidblöcke sollten möglichst wenig weit unterhalb des Pegels der Schneidscheibe sein, damit insoweit dazu beigetragen wird, die Belastungen kloin zu halten. Andererseits hat sich herausgestellt, daß die Schneidklingen eine bestimmte Mindestgröße haben müssen, weil sonst die g

von der Scheibe erzeugte Verwirbelung der Flüssigkeit aufhört und mithin auch keine Strömung besteht, mit deren Hilfe die zu schneidenden Festkörper in die Schneideinrichtung eingezogen werden können. Dieser Gedanke ist besonders wichtig bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einer nicht durchbrochenen, die Schneidmesser tragenden Scheibe, um welche das nach oben gesaugte Material herumgeführt werden muß. Die Schneidkanten an den Blöcken 5^ sollten bei der in Pig. I gezeigten Ausordnung unterhalb der Ebene der Scheibe etwa o,5 - o,6 mm in vertikaler Richtung haben. Bei der in Fig. 2 deutlich sichtbaren Anordnung, bei welcher die Blöcke 5^ in Schlitzen an der Unterseite der Scheibe angeordnet sind, I sollte dieses kritische Maß.gleich der vertikalen Länge der Schneidkllngen minus der Tiefe der Schlitze 6} sein, d.h. also, daß dieser Wert die tatsächliche Höhe der Schneidblöcke unterhalb der unteren Ebene der Scheibe darstellt. So könnte z.B. jede Schneidklinge eine Gesamthöhe von etwa o,25 -- o,75 cm haben und die Strecke von der Mittellinie der Schraube 64 zur Außenkante des 31okkes ist zweckmäßig etwa 1,25 cm, wobei die gesamte Radialerstreckunp; bei etwa j5 cm liegt und eine Umfangsbreite von ungefähr einem Zentimeter gegeben 1st. Die dargestellte

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Abschrägung könnte etwa 15 zu Radialrichtung betragen. Die Scheibe 53 könnte ihrerseits einen Durchmesser von etwa 15*5 cm haben und d,ie Dicke (ohne Nabe) könnte etwa 1,6 cm betragen. Die Tiefe der Schlitze 63 ist bei diesem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel etwa o,25 cm. Es ist weiter zweckmäßig, daß die Schneidblöcke an ihren Außenflächen mit der Außenkante der Scheibe fluchten. Wenn diese Blöcke über den Umfang der Scheibe vorstehen würden, dann besteht die Gefahr, daß z.B.' zu zerschneidende Stoff- oder Kunststoffteile sich um eine solche vorstehende Schneidklinge herumwickeln und dadurch den Betrieb beeinträchtigen. Wenn andererseits die Blöcke nicht radial bis zum Rand der Kante der Scheibe reichen, dann ist die Schneidwirkung sehr schlecht.

Patent ansprüche

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Claims

Patentanwalt

MiCHAELKORN 2166.6^

Dipl. Ing.

Environment/One Corp. - . " 18. Sept. 1974

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Zerkleinern von in einer Flüssigkeit mitgeschwenmten Feststoffen, mit folgenden Merkmalen:

a. in einem innen rotationssymmetrischen Stfinder, der an seiner Innenwand Längenuten mit scharfen Kanten aufweist, ist ein scheibenförmiger Läufer, dessen Durchmesser wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des Ständers im Bereich der Muten, mit lotrechter Achse drehbar angetrieben gelagert, und es herrscht ein den Durchsatz bewirkendes Druckgefälle)

b. am Rand des Läufers ist auf dessen Blnlaßseite Mindestens ein Schneidblock angeordnet, dessen mit den Kanten der Hüten im Ständer zusammenwirkende Sohneidkante einen dem Scheibenradius gleichen

Abstand von der Drehachse hat, I

gekennzeichnet durch folgende Merkmale;

c. der Schneidblock (54) ist in sich starr und fest mit der Scheibe (53) verbunden;

d. die Einlaßseite (58,61) weist nach unten;

e. die Auslaßseite ist - in an sich bekannter Weise -von der Saugseite einer Pumpe beaufschlagt.

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D - 8223 Wischhausen 2 · Poet Trostberg · telefon (0 86 21) 42 60

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2. Vorrichtung nac^u. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (69) in einem Hing (55) ausgebildet sind, der zwischen den zwei Teilen (3o, 58) des Ständergehäuses in in beiden Tellen vorgesehenen Teilen Ausnehmungen zwischen Schultern festgeklemmt austauschbar gehalten ist, welche die Ausnehmungen in axialer Richtung begrenzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (55) in Strömungsrichtung gesehen einen ersten axialen Bereich mit glatter Innenwand (65) und einen zweiten axialen Bereich aufweist, in dem die Nuten (69) eingearbeitet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (69) in Stromungsrichtung gesehen vor der axialen Stelle beginnen, auf welcher der am weitesten stromaufwärtige Teil der Schneidkanten (54) des Läufers umläuft, und/oder zweckmäßig hinter der axialen Stell« enden, auf welcher der am weitesten stromabwärtige Teil der Schneidkante umläuft.

5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärtige der Gehäuseteile (58) einen sich in Stromungsrichtung schwach verengenden Blnlaßstutzen bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (55) sich in dem glatten axialen Bereich (65) in Strömungsrichtung schwach konisch erweitert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schneidblock (54) an seinem der Achse zuweisenden Ende rampenartig in die gegen die Strömung

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weisenden Fläche der Scheibe (53) übergeht (Fig. 2).

. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzelohnet, daß die Länge der Schneidkanten gemessen von der stromaufwärtigen Bbene der Scheibe etwa 0,5 bis 0,6 cm beträgt.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Auslaßseite beaufschlagende Pumpe eire bekannte Drehkolbenpumpe mit schraubenlinienförmigem Läufer (35) ist,

der sich in einem innen ebenfalls Schraubenlinien- |

förmig gestalteten schlauchartigen Körper (54) aus elastischem Werkstoff dreht.

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